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Radioactivité
Définition
La radioactivité est un phénomène de désintégration aléatoire spontanée d’atomes, habituellement accompagné de l’émission de rayonnements [2]. Les noyaux qui subissent une telle transformation s’appellent noyaux radioactifs ou radionucléides. Les principaux rayonnements émis lors de cette transformation sont des particules et/ou des photons γ dont l’énergie est généralement supérieure à 100 keV. Le noyau résiduel peut être lui aussi radioactif et subir d’autres transformations par la suite ou être stable.
Radioactivité dans l’environnement
La population mondiale reçoit une dose moyenne annuelle de rayonnement naturel de 2,4 mSv par an, selon le Comité scientifique des Nations Unies pour l’étude des effets des rayonnements ionisants (UNSCEAR). Cette irradiation naturelle est très variable. On estime que les valeurs maximales de dose annuelle sont 100 fois supérieures aux valeurs moyennes susmentionnées [15]. Le diagramme suivant montre la contribution de chaque type de rayonnements à la dose moyenne annuelle reçue dans le monde selon le rapport de l’UNSCEAR en 2008.
Les plus abondants et importants des radionucléides telluriques sont ceux des familles radioactives naturelles, du K-40 et du Rb-87. Il s’agit des rayonnements émis par les familles radioactives de l’uranium-235, de l’uranium-238 et du thorium-232 ainsi que d’autres radionucléides dont la désintégration aboutit à un élément stable. A l’origine, ces radionucléides étaient répartis de façon homogène, mais des différenciations ont eu lieu, si bien que la croûte terrestre s’est enrichie en uranium et en thorium. Ceux-ci forment donc la majeure partie des noyaux radioactifs présents sur terre [8]. 3H, 14C, 22Na et 7Be sont des exemples de ces radionucléides produits continuellement par l’interaction des rayonnements cosmiques avec des atomes de l’atmosphère. Ces radionucléides sont, parmi les radionucléides cosmogéniques, les plus considérés dans l’exposition radiologique de l’homme. Le 22Na et le 7Be entraînent des doses extrêmement faibles. Les essais d’armes nucléaires dans l’atmosphère effectués entre 1945 et 1980 par les Etats-Unis, l’Ex URSS, le Royaume-Uni, la France et la Chine ont provoqué, à l’échelle planétaire, des retombées de radionucléides artificiels étalées sur plusieurs années. Les produits de fission sont nombreux et constituent des noyaux lourds comme le Cs-137, I-131, Sr-90, Fe-55, Ca-45, etc.
Mécanisme de transfert de radionucléides émetteurs gamma dans l’environnement
Les mécanismes de transfert des radionucléides sont fondamentalement les mêmes que ceux applicables aux isotopes stables correspondants ou aux éléments stables ayant des propriétés similaires. Les différents types de transfert dans l’environnement sont, la dispersion au sein du milieu récepteur, le dépôt, l’inhalation, la captation par les organes aériens des végétaux, l’absorption racinaire et l’ingestion par l’animal. Ces mécanismes se diffèrent pour chacun des différents composants principaux de l’environnement. Les sols constituent un compartiment direct de transfert de contamination aux produits agricoles. Les herbes sont aussi, après absorption racinaire, des sources de transfert des radionucléides aux animaux, par exemple dans une viande et le lait, et finalement aux hommes par le biais de la chaîne alimentaire. L’air peut conduire à une exposition des individus soit par inhalation, soit par ingestion de particules déposées sur la végétation, soit encore indirectement par ingestion des aliments provenant d’animaux ayant été exposés suite à une contamination. L’eau utilisée pour le bétail et pour l’irrigation peut également être une source de transfert. L’eau de boisson et l’eau domestique sont également très importante due à la consommation et la préparation des aliments.
Cas du radium 226
Le radium, métal blanc et brillant, appartient à la famille des alcalino-terreux. Parmi les 25 isotopes radioactifs du radium, le Ra-226 avec une période radioactive de T=1600 ans est majoritaire. Il résulte de la chaîne de désintégration de la famille de l’U-238. Le radium n’existe pas à l’état pur, il se combine immédiatement et est toujours à l’équilibre avec ses descendants. Il est présent dans les sols uranifères. La concentration du Ra-226 peut être importante dans les eaux d’infiltration des mines d’uranium. Le Ra-226 produit un gaz radioactif, le radon, qui peut conduire à des doses importantes de rayonnement dans les habitations. Le radium est un élément transférable à l’homme selon les mêmes voies métaboliques que le calcium: le site principal de dépôt et de rétention est l’os. Il est à noter que la période de rétention dans la partie centrale de l’os est plus longue que celle à la surface osseuse.
Risques liés aux rayonnements ionisants
L’évaluation des risques liés aux rayonnements ionisants a besoin d’identifier et de caractériser les sources et les rayonnements émis. Ces risques sont classés selon les deux modes d’exposition aux rayonnements ionisants : l’exposition externe et l’exposition interne.
Risque d’exposition externe
L’exposition externe est l’exposition à des rayonnements émis par une source se trouvant à l’extérieur de l’organisme [2]. Dans ce cas, le rayonnement ionisant peut entraîner soit une irradiation localisée d’un tissu ou d’une partie du corps, soit une irradiation globale de l’organisme. L’importance de cette irradiation est directement liée au pouvoir de pénétration dans le corps des divers rayonnements émis par la source. En tenant compte du pouvoir de pénétration, ce sont les rayons gamma qui sont la principale source d’exposition externe, les autres types de rayons étant arrêtés en cours de chemin.
Risque d’exposition interne
Les radionucléides incorporés dans le corps humain irradient les tissus pendant des périodes de temps déterminées par leur demi-vie physique et leur rétention biologique dans le corps. Ce phénomène d’incorporation conduit à l’exposition interne en fonction de la répartition des radionucléides dans les différents tissus et organes, et délivre une dose à l’ensemble des organes tant que dure leur présence dans l’organisme. Ainsi, ils peuvent donner lieu à des doses délivrées aux tissus du corps pendant de nombreux mois ou années après l’incorporation. Les principaux radionucléides qui présentent ce risque d’exposition interne sont ceux à l’état gazeux ou facilement transférable par l’eau et l’air. La radioexposition résultant de l’extraction et du traitement de minerais peut survenir de plusieurs manières, notamment par l’inhalation des produits de filiation du radon, l’inhalation de poussières en suspension dans l’air, l’exposition directe au rayonnement gamma et l’ingestion de matières contaminées par des radionucléides résultant de l’exploitation. De plus, les résidus des opérations de traitement, s’ils sont laissés à l’air libre, libéreront des radionucléides dans l’air et le milieu aquatique.
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE THEORIQUE
Chapitre 1 : RAYONNEMENTS IONISANTS
1.1. Radioactivité
1.1.1. Définition
1.1.2. Radioactivité dans l’environnement
1.1.3. Radionucléides émetteurs gamma dans l’environnement
1.1.4. Mécanisme de transfert de radionucléides émetteurs gamma dans l’environnement
1.2. Rayonnements ionisants
1.2.1. Parcours des rayonnements ionisants
1.2.2. Types de rayonnements ionisants
1.2.2.1. Rayonnements directement ionisants
1.2.2.2. Rayonnements indirectement ionisants
1.2.3. Risques liés aux rayonnements ionisants
1.2.3.1. Risque d’exposition externe
1.2.3.2. Risque d’exposition interne
Chapitre 2 : DETECTION DE RAYONNEMENTS IONISANTS
2.1. Introduction
2.2. Spectrométrie gamma
2.3. Détecteurs de rayonnements gamma
2.3.1. Détecteur semi-conducteur
2.3.2. Détecteur à scintillation
2.3.3. Détecteur Geiger-Müller
2.4. Dosimètres
2.4.1. Dosimètres actifs
2.4.2. Dosimètres passifs
Chapitre 3 : RADIOPROTECTION
3.1. Principes de la radioprotection
3.2. Grandeurs et unités en dosimétrie et radioprotection
3.2.1. Grandeurs dosimétriques
3.2.1.1. Dose absorbée D
3.2.1.1. Débit de dose absorbée ̇
3.2.2. Grandeurs de protection
3.2.2.1. Dose équivalente HT
3.2.2.1. Débit de dose équivalente HT
3.2.2.1. Dose efficace E
3.2.3. Grandeurs opérationnelles
3.2.3.1. Surveillance individuelle
3.2.3.1. Surveillance de l’environnement
Chapitre 4 : CONTROLE REGLEMENTAIRE
4.1. Généralités
4.1. Réglementation sur la radioprotection à Madagascar
PARTIE PRATIQUE
Chapitre 5 : PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDES
5.1. Choix de la zone d’études
5.1.1. Historique
5.1.2. La zone d’études
5.1.2.1. Position géographique
5.1.2.2. Localisation
CONCLUSION
